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2021/8/27 10:30

双频5G战略落地:FDD多天线技术升级正当其时

C114通信网  蒋均牧

C114讯 8月27日专稿(蒋均牧)快速发展的5G需要更多站点的支持,而相较于先前的5G规模部署,今年中国运营商们将视线放在了FDD中低频段上。

最近,中国电信中国联通规模达24.2万站、价值超200亿站的2021年5G SA建设工程无线主设备(2.1G)联合集采尘埃落定。曾在3G/4G时代发挥重要作用的2.1GHz频段成为主角,标志电联“3.5G+2.1G”双频5G战略全面落地,同时也开启了5G FDD建设的重要一步。

“3.5G+2.1G”双频5G战略落地

根据工信部统计数据,截至今年上半年,三大运营商已累计开通5G基站96.1万个,实现了全国所有地级以上城市的5G覆盖,地市以下的5G普遍覆盖以及城区的5G深度覆盖将是下一阶段的重点。另一方面,5G网络各方面性能亦需不断加强,以持续提升消费者体验和赋能千行百业的数字化转型

为更好满足5G未来发展,实现高效低成本建网,在中国电信和中国联通的5G规划中,2.1GHz一直是一个重要的锚点——更低的频段意味着更大的覆盖半径、更强的穿透能力,FDD频段则意味着上行全时隙所带来的更高上行能力。今年3月工信部无线电管理局《2100MHz频段5G移动通信系统基站射频技术要求(试行)》公告的发布,从政策上为重耕2.1GHz频段松绑,扫清了“3.5G+2.1G”双频5G战略实施的障碍。

正如在3.GHz频段上一样,中国电信和中国联通在2.1GHz频段上持有连续频谱。两者结合,双方得以通过将全球最宽的TDD(200M)和FDD(2x40M)频谱协同创新,最大程度发挥频谱效益。

产业链方面,2.1GHz频段也已完全成熟,具备了商用的前提。GSA数据显示,全球已商用的160余张5G网络中有22张网络 采用了2.1GHz频段,排名第二;支持2.1GHz频段的5G终端达到486款,亦已接近3.5GHz的水平。可以说,3.5GHz+2.1GHz是目前全球最主流的5G双频组合。

伴随集采的完成,“3.5G+2.1G”双频协同建网势必发挥出“1+1>2”的效果,未来可期。一位资深行业观察者分析称,在城区,中国电信和中国联通可以利用3.5GHz的大带宽优势打造5G容量层,为用户提供高速的5G体验;同时还可将2.1GHz作为上行补充,既能通过上行容量补充来更好支撑对上行速率要求较高的应用,也能通过上行覆盖补充将5G信号延伸到室内等深度覆盖场景。在农村,可利用2.1GHz的覆盖能力优势,以更低的成本打造连续覆盖的5G网络。

FDD多天线技术需持续演进

多天线技术是5G成功的基础,随着2.1GHz等FDD频段被用于5G部署,以及5G移动流量、连接规模的指数级增长,FDD多天线技术也将继续向前演进。

ITU预计,中国5G DoU到2025年将超过100GB,全球5G DoU也将达到26GB,要在频谱资源不变的情况下增加网络容量,有赖于频谱效率的进一步提高;Statista相关预测显示,全球5G连接数到2025年将达到26亿,海量连接将导致自干扰增加,需要采用精准波束赋形才能确保用户体验。而原有的2T2R、4T4R技术并不足以支持这样的需求,随着时间的推移将越来越难以为继。

同时,3GPP在5G演进路标中融入了终端能力发展的诉求,每一版本中均有增强。比如R16中引入降低终端运算量的双域压缩,R17中引入上下信道的部分互易,R18中引入上行超宽带、CSI-RS优化、高精度预编码等。为支持这些标准,5G FDD基站天线也至少要演进到8T8R。

终端侧的多天线技术也在推陈出新,一方面4R(4接收通道)正成为5G手机的标配,将充分释放出5G FDD 8T8R基站的能力。中国电信和中国联通的5G终端白皮书都将2.1G 4R作为手机必选,一些主流中高档手机也已支持Sub-3GHz(1.8/2.1G) 4R,甚至更高阶的6R/8R也已在布局之中。另一方面,手机2T(2发射通道)配合FDD 8T8R,可以进一步凸显5G FDD的上行大带宽优势,经实测在40MHz带宽下,2.1G上行峰值速率 可达479Mbps。

从网络性能来看,FDD 8T8R通过采用多天线阵列、8RIRC先进接收机、高精度信道估计算法等,相比4T4R可做到覆盖能力提升5dB、用户体验提升30%;通过支持R15 Type I/II码本、R16 eType II码本、高精度融合波束、高分辨率多用户配对等,增加容量50-70%——在同等体验下,采用FDD 8T8R建网相比传统4T4R预计可节省30-40%站点数量。以商业价值计,这将带来更低的建网、运维成本和更短的部署周期;以社会价值计,可以显著减少网络能耗,符合国家“双碳”战略。

FDD 8T8R价值获多地实践验证

FDD 8T8R当前已迅速照进现实,在国内外多地、多个场景开始商用部署或商用测试,其价值与能力得到了充分验证。

今年6月,厦门电信携手华为在厦门物流中心完成全球首个4G/5G双模2.1G 8T8R联合创新站点开通。经测试,NR 2.1G 8T8R相比传统4T4R的覆盖能力提升4dB以上、小区容量提升70%以上、单用户体验提升30%以上。

7月份,中国联通研究院、广州联通携手华为公司在广州生物岛外场完成联通集团首个5G FDD 8T8R站点验证。现场基于FDD 2.1G 40MHz带宽,实测8T8R相比传统4T4R小区覆盖提升5dB、小区容量提升70%以上、单用户体验提升30%以上。

同样在7月,东莞电信携手华为完成电信集团新一代高容量、新架构下的创新解决方案2.1G 8T8R RRU三扇区协同首测。实测8T8R相比传统4T4R覆盖提升4dB以上、小区容量提升70%以上、单用户体验提升29%。

最近,山东联通携手华为在威海完成国内首个2.1G 8T8R商用连片组网验证,涵盖了学校、医院、工厂、居民区、河岸等典型商用场景。测试结果表明,2.1G 8T8R连片组网场景下,整体覆盖率提升30%以上,同时可以增加70%的网络容量。

“4G改变生活,5G改变社会”。作为全球领跑者,中国5G进程逐渐进入“深水区”,与社会、经济、民生的结合日益密切,关注点亦从提供跨代体验转向有体验的泛在覆盖,以让更多人、更多组织获得5G发展的红利,释放更广阔的市场空间。而要高效低成本地建设一张覆盖广、速度快、感知好的高品质5G网络,无疑需要更多的频谱资源和更先进的技术支持。

随着FDD中低频5G建网的启动,FDD多天线技术升级正当其时。华为无线FDD产品线副总裁方坤鹏向C114指出,FDD 8T8R较之4T4R实现了覆盖和容量的大幅提升,产业链也已成熟;同时它符合3GPP标准蓝图,未来通过迭代还可长时间支持运营商5G业务发展所需,一次部署长期受益;再考虑到投资回报率,该技术无疑是接下来5G建设乃至产业发展的加速器。

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